KR20180109703A - Electrochemical device - Google Patents

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Abstract

Provided is an electrochemical device capable of shortening a time for pre-doping lithium ions to a negative electrode. The electrochemical device according to an aspect of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte. The positive electrode has a positive electrode current collector including a conductive material and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector. The negative electrode has a negative electrode current collector having a first major surface and a second major surface opposite to the first major surface, a first negative electrode active material layer formed on the first major surface, and a second negative electrode active material layer intermittently formed on the second major surface and having a lower density of the negative electrode active material than the first negative electrode active material layer. The separator insulates the positive electrode and the negative electrode. The electrolyte immerses the positive electrode, the negative electrode and the separator. In the electrochemical device, metal lithium is electrically connected to a second major surface on which the second negative electrode active material layer is not formed, and is immersed in the electrolyte so that lithium ions are pre-doped in the first and second negative electrode active material layers.

Description

전기 화학 디바이스{ELECTROCHEMICAL DEVICE} [0001] ELECTROCHEMICAL DEVICE [0002]

본 발명은, 리튬 이온의 프리도프가 이용되는 전기 화학 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical device using a lithium ion pre-doping.

최근 들어, 태양광, 풍력 발전 등에 의한 청정 에너지의 축전 시스템이나, 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 주전원 또는 보조 전원으로서, 캐패시터 등의 전기 화학 디바이스가 이용되고 있다. 여기서, 전기 이중층 캐패시터는 고출력이지만 용량이 낮고 전지는 고용량이지만 출력이 낮다. 그래서, 부극에, 리튬 이온을 흡장 가능한 재료를 사용한 리튬 이온 캐패시터는, 전기 이중층 캐패시터보다 용량이 높고 전지보다 장수명이기 때문에, 전지로부터의 대체 용도가 확대되고 있다.In recent years, electrochemical devices such as capacitors have been used as power storage systems for clean energy by solar power, wind power generation, etc., and as main or auxiliary power sources for automobiles, hybrid electric vehicles, and the like. Here, the electric double-layer capacitor has a high output, but has a low capacity and a high capacity, but has a low output. Therefore, a lithium ion capacitor using a material capable of storing lithium ions in the negative electrode has a higher capacity than an electric double layer capacitor and has a longer life than a battery.

한편, 리튬 이온 캐패시터에서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 발명과 같이, 미리 리튬 이온을 부극에 도프하는 프리도프라고 칭해지는 공정을 필요로 하기 때문에 생산성이 낮은 경우가 있다.On the other hand, in the lithium ion capacitor, for example, as in the invention described in Patent Document 1, a process called pre-doping in which lithium ions are doped in advance to the negative electrode is required in advance, resulting in low productivity.

그래서, 예를 들어 특허문헌 2에서는, 부극에 리튬 이온을 도프하는 시간을 단축하기 위하여, 예를 들어 정극 간극부 또는 부극 간극부에 리튬 이온 공급원을 배치함으로써 프리도프 시간의 단축화를 도모하는 기술이 기재되어 있다.Thus, for example, in Patent Document 2, a technique of shortening the pre-doping time by arranging a lithium ion supply source in the gap portion of the positive electrode or the gap portion of the negative electrode in order to shorten the time for doping the negative electrode with lithium ions .

국제 공개 제2012/063545호International Publication No. 2012/063545 일본 특허 공개 제2010-157540호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-157540

상기와 같은 리튬 이온의 프리도프를 필요로 하는 전기 화학 디바이스에 있어서는, 부극의 집전체에 금속 리튬을 부착하고 프리도프할 때, 당해 집전체의 표리면에 형성된 전극층의 활물질의 밀도가 동일한 정도이면 프리도프 시간을 단축할 수 없는 경우가 있다.In the electrochemical device requiring the lithium ion pre-doping as described above, when metal lithium is adhered to the current collector of the negative electrode and the lithium ion is doped, if the density of the active material of the electrode layer formed on the front and back surfaces of the current collector is about the same The pre-doping time can not be shortened.

이상과 같은 사정을 감안하여 본 발명의 목적은, 부극에 리튬 이온을 프리도프하는 시간을 단축 가능한 전기 화학 디바이스를 제공하는 데 있다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide an electrochemical device capable of shortening the time for pre-doping lithium ions to the negative electrode.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 형태에 따른 전기 화학 디바이스는 정극과 부극과 세퍼레이터와 전해액을 갖는다.According to an aspect of the present invention, an electrochemical device includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution.

상기 정극은, 도전성 재료를 포함하는 정극 집전체와, 상기 정극 집전체 상에 형성된 정극 활물질층을 갖는다.The positive electrode has a positive electrode current collector including a conductive material and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector.

상기 부극은, 제1 주면과 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면을 갖는 부극 집전체와, 상기 제1 주면에 형성된 제1 부극 활물질층과, 상기 제2 주면에 간헐적으로 형성되고 상기 제1 부극 활물질층보다도 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층을 갖는다.Wherein the negative electrode comprises a negative electrode collector having a first major surface and a second major surface opposite to the first major surface, a first negative electrode active material layer formed on the first major surface, and a second negative electrode active material layer intermittently formed on the second major surface, And a second negative electrode active material layer having a lower density of the negative electrode active material than the first negative electrode active material layer.

상기 세퍼레이터는 상기 정극과 상기 부극을 절연한다.The separator insulates the positive electrode from the negative electrode.

상기 전기액은 상기 정극, 상기 부극 및 상기 세퍼레이터를 침지한다.The electric liquid immerses the positive electrode, the negative electrode and the separator.

상기 전기 화학 디바이스는, 상기 제2 부극 활물질층이 형성되어 있지 않은 상기 제2 주면에 금속 리튬이 전기적으로 접속되고 상기 전해액에 침지됨으로써, 상기 제1 및 제2 부극 활물질층에 리튬 이온의 프리도프가 이루어져 있다.The electrochemical device is characterized in that metal lithium is electrically connected to the second main surface on which the second negative electrode active material layer is not formed and is immersed in the electrolyte solution so that the first and second negative electrode active material layers are pre- .

이 구성에 의하면, 상기 전기 화학 디바이스의 부극에는, 제1 부극 활물질층보다도 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층이 형성되어 있다. 이것에 의하여, 제2 부극 활물질층에 있어서, 서로 인접하는 부극 활물질 간의 간격이 양호하게 확보되게 되어 리튬 이온을 인서션하기 쉬워진다. 따라서 상기 전기 화학 디바이스의 제조 과정에 있어서, 리튬 이온의 도프 효율이 향상되기 때문에 부극에 리튬 이온을 프리도프하는 시간을 단축할 수 있다.According to this structure, the negative electrode of the electrochemical device is formed with the second negative electrode active material layer having a lower density of the negative electrode active material than the first negative electrode active material layer. As a result, in the second negative electrode active material layer, the gap between the adjacent negative electrode active materials can be satisfactorily secured, and the lithium ion can be easily attracted. Therefore, in the manufacturing process of the electrochemical device, since the doping efficiency of lithium ions is improved, the time for pre-doping lithium ions to the negative electrode can be shortened.

상기 제2 부극 활물질층은 상기 제1 부극 활물질층보다도 부극 활물질의 밀도가 10% 이상 낮아도 된다.The density of the negative electrode active material in the second negative electrode active material layer may be lower than that of the first negative electrode active material layer by 10% or more.

상기 제2 부극 활물질층은 상기 제1 부극 활물질층보다도 두꺼워도 된다.The second negative electrode active material layer may be thicker than the first negative electrode active material layer.

상기 제2 부극 활물질층은 상기 제1 부극 활물질층보다도 5% 이상 두꺼워도 된다.The second negative electrode active material layer may be 5% or more thicker than the first negative electrode active material layer.

상기 부극 집전체는 구리를 포함하는 것이어도 된다.The negative electrode current collector may include copper.

구리는 얇더라도 강도가 있고 유연성도 높기 때문에 부극 집전체의 재료에 적합하다. 구리와 금속 리튬을 압착함으로써, 압착한 계면에 전해액이 침투하여 계면측으로부터 금속 리튬이 용융되는 것이 억제된다. 이것에 의하여, 부극 집전체와 금속 리튬의 도통이 유지되어 금속 리튬이 적정하게 용융되게 된다.Copper is thin, but it is suitable for the material of the negative electrode collector because it has strength and high flexibility. By pressurizing copper and metal lithium, the electrolytic solution penetrates into the pressed interface to inhibit the melting of metal lithium from the interface side. As a result, conduction between the negative electrode current collector and the metallic lithium is maintained, and the metallic lithium is appropriately melted.

상기 부극 집전체는 복수의 관통 구멍을 가져도 된다.The negative electrode current collector may have a plurality of through holes.

부극 집전체에 관통 구멍을 형성함으로써, 부극에 대한 리튬 이온의 프리도프의 효율을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.By forming the through holes in the negative electrode current collector, it is possible to further improve the efficiency of the lithium ion pre-doping with respect to the negative electrode.

상기 정극 및 상기 부극은 상기 세퍼레이터를 개재하여 적층되고 권회되어 있어도 된다.The positive electrode and the negative electrode may be laminated via the separator and wound.

본 발명에서는, 상기 전기 화학 디바이스가, 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되고 권회되어 있는 권회형의 전기 화학 디바이스였다고 하더라도 프리도프 시간의 단축이 가능하다. 특히 권회형의 전기 화학 디바이스는, 적층형의 전기 화학 디바이스와 비교하여 케이스 내의 잉여 공간이 적기 때문에 콤팩트화를 도모할 수 있다.In the present invention, even when the electrochemical device is a wound-type electrochemical device in which the positive electrode and the negative electrode are laminated and wound with the separator interposed therebetween, the pre-doping time can be shortened. In particular, a wound-type electrochemical device has a smaller surplus space in the case as compared with the stacked electrochemical device, and thus can be made compact.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 부극에 리튬 이온을 프리도프하는 시간을 단축 가능한 전기 화학 디바이스를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device capable of shortening the time for pre-doping lithium ions to the negative electrode.

도 1은 본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 동 실시 형태의 축전 소자의 사시도이다.
도 3은 동 실시 형태의 축전 소자의 확대 단면도이다.
도 4는 동 실시 형태의 권회 전의 부극을 도시하는 모식도이다.
도 5는 동 실시 형태의 권회 전의 정극을 도시하는 모식도이다.
도 6은 동 실시 형태의 축전 소자의 단면도이다.
도 7은 동 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스의 제조 프로세스를 도시하는 모식도이다.
도 8은 동 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스의 제조 프로세스를 도시하는 모식도이다.
도 9는 동 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스의 제조 프로세스를 도시하는 모식도이다.
도 10은 동 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스의 제조 프로세스를 도시하는 모식도이다.
도 11은 동 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스의 제조 프로세스를 도시하는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 전기 화학 디바이스의 프리도프 시에 있어서, 금속 리튬의 잔존 상황을 경시적으로 확인한 결과를 나타내는 표이다.1 is a perspective view showing a configuration of an electrochemical device according to the present embodiment.
Fig. 2 is a perspective view of the battery element of the embodiment. Fig.
3 is an enlarged cross-sectional view of the electrical storage device of the embodiment.
Fig. 4 is a schematic diagram showing the negative electrode before winding according to the embodiment. Fig.
5 is a schematic diagram showing a positive electrode before winding according to the embodiment.
6 is a cross-sectional view of the electrical storage device of the embodiment.
7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrochemical device according to the embodiment.
8 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrochemical device according to the embodiment.
9 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrochemical device according to the embodiment.
10 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrochemical device according to the embodiment.
11 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an electrochemical device according to the embodiment.
Fig. 12 is a table showing the results of checking the remaining state of metal lithium with time in the pre-doping of the electrochemical device according to the examples and the comparative examples of the present invention.

본 발명의 전기 화학 디바이스에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스는, 리튬 이온 캐패시터 등의, 전하의 수송에 리튬 이온을 이용하는 전기 화학 디바이스이다. 또한 이하의 도면에 있어서, X, Y 및 Z 방향은 서로 직교하는 3방향이다.The electrochemical device of the present invention will be described. The electrochemical device according to the present embodiment is an electrochemical device such as a lithium ion capacitor that uses lithium ions for transporting electric charges. In the following drawings, X, Y and Z directions are three directions perpendicular to each other.

[전기 화학 디바이스의 구성][Configuration of electrochemical device]

도 1은, 본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스(100)의 구성을 도시하는 사시도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이 전기 화학 디바이스(100)는, 축전 소자(110)가 용기(120)(덮개 및 단자는 도시 생략)에 수용되어 있다. 용기(120) 내에는 축전 소자(110)와 함께 전해액이 수용되어 있다. 또한 본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스(100)의 구성은, 도 1을 비롯하여 이후의 도면에 도시하는 구성에 한정되는 것은 아니다.1 is a perspective view showing a configuration of an electrochemical device 100 according to the present embodiment. As shown in the figure, in the electrochemical device 100, the electrical storage element 110 is accommodated in a container 120 (a cover and a terminal are not shown). An electrolytic solution is contained in the container 120 together with the capacitor element 110. The configuration of the electrochemical device 100 according to the present embodiment is not limited to the configuration shown in Fig. 1 and the following figures.

도 2는 축전 소자(110)의 사시도이고, 도 3은 축전 소자(110)의 확대 단면도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 축전 소자(110)는 부극(130), 정극(140) 및 세퍼레이터(150)를 가지며, 이들이 적층된 적층체가 권회심 C의 주위에 권회되어 구성되어 있다. 또한 권회심 C는 반드시 설치되지는 않아도 된다.Fig. 2 is a perspective view of the electrical storage element 110, and Fig. 3 is an enlarged sectional view of the electrical storage element 110. Fig. As shown in FIGS. 2 and 3, the battery element 110 has a negative electrode 130, a positive electrode 140, and a separator 150, and a laminate in which these are stacked is wound around the winding core C. Also, the winding core C may not necessarily be installed.

축전 소자(110)를 구성하는 부극(130), 정극(140), 세퍼레이터(150)의 적층 순은, 도 2에 도시한 바와 같이 권회심 C측을 향하여(권회 외측으로부터) 세퍼레이터(150), 부극(130), 세퍼레이터(150), 정극(140)의 순으로 된다. 또한 축전 소자(110)는 도 2에 도시한 바와 같이 부극 단자(131)와 정극 단자(141)를 갖는다. 부극 단자(131)는 부극, 정극 단자(141)는 정극에 접속되며, 도 2에 도시한 바와 같이 각각 축전 소자(110)의 외부로 인출되어 있다.The stacking of the negative electrode 130, the positive electrode 140 and the separator 150 constituting the capacitor element 110 is performed in the order of the separator 150, (130), the separator (150), and the positive electrode (140). The capacitor element 110 also has a negative terminal 131 and a positive terminal 141 as shown in FIG. The negative electrode terminal 131 is connected to the negative electrode and the positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode and is drawn out to the outside of the capacitor element 110 as shown in FIG.

부극(130)은 도 3에 도시한 바와 같이 부극 집전체(132), 제1 부극 활물질층(133) 및 제2 부극 활물질층(134)을 갖는다. 부극 집전체(132)는 도전성 재료를 포함하며, 구리박 등의 금속박인 것으로 할 수 있다. 부극 집전체(132)는 표면이 화학적 또는 기계적으로 조면화된 금속박이나 관통 구멍이 형성된 금속박이어도 되며, 본 실시 형태에서는 전형적으로는 관통 구멍이 형성된 금속박이 채용된다.The negative electrode 130 has a negative electrode collector 132, a first negative electrode active material layer 133 and a second negative electrode active material layer 134 as shown in Fig. The negative electrode collector 132 includes a conductive material and may be a metal foil such as copper foil. The negative electrode current collector 132 may be a metal foil whose surface is chemically or mechanically roughened, or a metal foil having through holes formed therein. In this embodiment, a metal foil with a through hole is typically employed.

제1 및 제2 부극 활물질층(133, 134)은 부극 집전체(132) 상에 형성되어 있다. 제1 및 제2 부극 활물질층(133, 134)의 재료는, 부극 활물질이 바인더 수지와 혼합된 것으로 할 수 있으며, 도전 보조재를 더 포함해도 된다. 부극 활물질은 전해액 중의 리튬 이온을 흡착 가능한 재료이며, 예를 들어 난흑연화 탄소(하드 카본), 그래파이트나 소프트 카본 등의 탄소계 재료나 Si, SiO 등의 합금계 재료, 또는 그들의 복합 재료를 사용할 수 있다.The first and second negative electrode active material layers 133 and 134 are formed on the negative electrode collector 132. The material of the first and second negative electrode active material layers 133 and 134 may be a mixture of the negative electrode active material and the binder resin, and may further include a conductive auxiliary material. The negative electrode active material is a material capable of adsorbing lithium ions in the electrolyte. For example, carbon-based materials such as graphitized carbon (hard carbon), graphite or soft carbon, alloy materials such as Si and SiO, .

바인더 수지는 부극 활물질을 접합하는 합성 수지이며, 예를 들어 스티렌부타디엔 고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 방향족 폴리아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 불소계 고무, 폴리비닐리덴플루오라이드, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무 및 에틸렌프로필렌계 고무 등을 사용해도 된다.The binder resin is a synthetic resin to which the negative electrode active material is bonded. Examples of the binder resin include styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, aromatic polyamide, carboxymethylcellulose, fluorocarbon rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber and ethylene propylene rubber Rubber or the like may be used.

도전 보조제는 도전성 재료를 포함하는 입자이며, 부극 활물질 사이에서의 도전성을 향상시킨다. 도전 보조제는, 예를 들어 흑연이나 카본 블랙 등의 탄소 재료를 들 수 있다. 이들은 단독이어도 되고 복수 종이 혼합되어도 된다. 또한 도전 보조제는, 도전성을 갖는 재료이면 금속 재료 또는 도전성 고분자 등이어도 된다.The conductive auxiliary agent is a particle containing a conductive material and improves the conductivity between the negative electrode active materials. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be used singly or in combination. The conductive auxiliary may be a metal material or a conductive polymer if it is a conductive material.

도 4는 권회 전의 부극(130)을 도시하는 모식도이며, 도 4의 (a)는 측면도, 도 4의 (b)는 평면도이다. 본 실시 형태에 따른 부극(130)은, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 부극 집전체(132)의 제1 주면(132a)에 제1 부극 활물질층(133)이 형성되고, 제2 주면(132b)에 제2 부극 활물질층(134)이 형성되어 있다.Fig. 4 is a schematic view showing the negative electrode 130 before winding, Fig. 4 (a) is a side view, and Fig. 4 (b) is a plan view. The negative electrode 130 according to the present embodiment has a structure in which the first negative electrode active material layer 133 is formed on the first main surface 132a of the negative electrode collector 132 as shown in FIG. And a second negative electrode active material layer 134 is formed on the main surface 132b.

여기서, 본 실시 형태에 따른 부극(130)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 제2 부극 활물질층(134)의 두께가 제1 부극 활물질층(133)의 두께보다 두껍다. 구체적으로는, 제2 부극 활물질층(134)의 두께는 제1 부극 활물질층(133)의 두께보다도 5% 이상 두껍다.4, the thickness of the second negative electrode active material layer 134 is thicker than the thickness of the first negative electrode active material layer 133 in the negative electrode 130 according to the present embodiment. Specifically, the thickness of the second negative electrode active material layer 134 is 5% or more larger than the thickness of the first negative electrode active material layer 133.

이것에 의하여, 제2 부극 활물질층(134)의 부극 활물질의 밀도가 제1 부극 활물질층(133)의 부극 활물질의 밀도보다도 낮은 것으로 된다. 구체적으로는, 제2 부극 활물질층(134)의 부극 활물질의 밀도가 제1 부극 활물질층(133)의 부극 활물질의 밀도보다도 10% 이상 낮은 것으로 된다.As a result, the density of the negative electrode active material in the second negative electrode active material layer 134 becomes lower than the density of the negative electrode active material in the first negative electrode active material layer 133. Specifically, the density of the negative electrode active material of the second negative electrode active material layer 134 is lower than the density of the negative electrode active material of the first negative electrode active material layer 133 by 10% or more.

또한 본 실시 형태에 따른 부극(130)에서는, 부극 활물질의 함유량이 제1 및 제2 부극 활물질층(133, 134)에 있어서 각각 동일하다. 또한 상기 「밀도」란, 부극 활물질층의 단위 체적당 부극 활물질의 중량이며, 이하의 설명에서도 동의로 한다.In the negative electrode 130 according to the present embodiment, the content of the negative electrode active material is the same in the first and second negative electrode active material layers 133 and 134, respectively. The " density " is the weight of the negative electrode active material per unit volume of the negative electrode active material layer.

또한 부극(130)은 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 주면(132b)에 제2 부극 활물질층(133)이 형성되어 있지 않은 제1 및 제2 미도포 시공 영역(130a, 130b)과, 박리 영역(130c)이 형성되어 있다. 이것에 의하여, 제2 부극 활물질층(134)은 제2 주면(132b)에 간헐적으로 형성된 구성으로 된다.4A, the negative electrode 130 includes first and second uncoated regions 130a and 130b in which the second negative electrode active material layer 133 is not formed on the second main surface 132b, 130b, and a peeling area 130c are formed. As a result, the second negative electrode active material layer 134 is intermittently formed on the second main surface 132b.

제1 미도포 시공 영역(130a) 내의 부극 집전체(132)에는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 리튬 이온의 공급원으로 되는 금속 리튬 M이 부착됨으로써 전기적으로 접속된다. 금속 리튬 M의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 축전 소자(110)의 두께를 저감시키기 위하여 박형이 적합하다. 금속 리튬 M은, 후술하는 리튬 이온의 프리도프에 있어서 제1 및 제2 부극 활물질층(133, 134)에 도프 가능한 정도의 양으로 할 수 있다.As shown in Fig. 4 (b), the negative electrode current collector 132 in the first uncoated region 130a is electrically connected by attaching metallic lithium M as a source of lithium ions. The shape of the metallic lithium M is not particularly limited, but a thin shape is suitable for reducing the thickness of the capacitor element 110. [ The metal lithium M can be doped into the first and second negative electrode active material layers 133 and 134 in a pre-doped lithium ion described later.

제1 미도포 시공 영역(130a)과 제2 미도포 시공 영역(130b)의 X 방향의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 제2 미도포 시공 영역(130b)의 X 방향의 길이는, 적합하게는 권회심 C의 직경에 대하여 1/2π배 정도의 길이다. 또한 제2 미도포 시공 영역(130b)을 형성하지 않는 구성으로 할 수도 있다.Although the length in the X direction of the first uncoated region 130a and the second uncoated region 130b is not particularly limited, the length of the second uncoated region 130b in the X direction is preferably in the range of Which is about 1/2 times as large as the diameter of the conversion C. And the second unapplied region 130b may not be formed.

박리 영역(130c) 내의 부극 집전체(132)에는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 부극 단자(131)가 접속되며, 부극(130)의 외부로 인출되어 있다. 또한 본 실시 형태에 따른 박리 영역(130c)은, 박리 영역(130c) 내의 부극 집전체(132)가 노출되지 않도록, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 테이프 T에 의하여 밀봉되어 있다. 테이프 T의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 적합하게는 내열성이면서 전해액의 용제에 대하여 내용제성을 갖는 것이 채용된다. 부극 단자(131)는, 예를 들어 구리 단자이다. 또한 본 실시 형태에서는, 테이프 T는 필요에 따라 생략되어도 된다.The negative electrode terminal 131 is connected to the negative electrode collector 132 in the separation region 130c and is drawn out to the outside of the negative electrode 130 as shown in Fig. The peeling area 130c according to the present embodiment is sealed by the tape T as shown in Fig. 4 (a) so that the negative electrode current collector 132 in the peeling area 130c is not exposed. The kind of the tape T is not particularly limited, and suitably has heat resistance and solvent resistance to the solvent of the electrolyte solution. The negative electrode terminal 131 is, for example, a copper terminal. In the present embodiment, the tape T may be omitted as necessary.

정극(140)은 도 3에 도시한 바와 같이 정극 집전체(142) 및 정극 활물질층(143)을 갖는다. 정극 집전체(142)는 도전성 재료를 포함하며, 알루미늄박 등의 금속박인 것으로 할 수 있다. 정극 집전체(142)는, 표면이 화학적 또는 기계적으로 조면화된 금속박이나 관통 구멍이 형성된 금속박이어도 된다.The positive electrode 140 has a positive electrode collector 142 and a positive electrode active material layer 143 as shown in FIG. The positive electrode current collector 142 includes a conductive material and may be a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode current collector 142 may be a metal foil whose surface is chemically or mechanically roughened, or a metal foil having through holes formed therein.

정극 활물질층(143)은 정극 집전체(142) 상에 형성되어 있다. 정극 활물질층(143)의 재료는, 정극 활물질이 바인더 수지와 혼합된 것으로 할 수 있으며, 도전 보조재를 더 포함해도 된다. 정극 활물질은 전해액 중의 리튬 이온 및 음이온을 흡착 가능한 재료이며, 예를 들어 활성탄이나 폴리아센 탄화물 등을 이용할 수 있다.The positive electrode active material layer 143 is formed on the positive electrode current collector 142. As the material of the positive electrode active material layer 143, the positive electrode active material may be mixed with the binder resin and may further include a conductive auxiliary material. The positive electrode active material is a material capable of adsorbing lithium ions and anions in the electrolytic solution, for example, activated carbon, polyacenic carbide, or the like can be used.

바인더 수지는 정극 활물질을 접합하는 합성 수지이며, 예를 들어 스티렌부타디엔 고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 방향족 폴리아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 불소계 고무, 폴리비닐리덴플루오라이드, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무 및 에틸렌프로필렌계 고무 등을 사용해도 된다.The binder resin is a synthetic resin to which the positive electrode active material is bonded. Examples of the binder resin include styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, aromatic polyamide, carboxymethylcellulose, fluorocarbon rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber, Rubber or the like may be used.

도전 보조제는 도전성 재료를 포함하는 입자이며, 정극 활물질 사이에서의 도전성을 향상시킨다. 도전 보조제는, 예를 들어 흑연이나 카본 블랙 등의 탄소 재료를 들 수 있다. 이들은 단독이어도 되고 복수 종이 혼합되어도 된다. 또한 도전 보조제는, 도전성을 갖는 재료이면 금속 재료 또는 도전성 고분자 등이어도 된다.The conductive auxiliary agent is a particle containing a conductive material and improves the conductivity between the positive electrode active materials. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be used singly or in combination. The conductive auxiliary may be a metal material or a conductive polymer if it is a conductive material.

도 5는 권회 전의 정극(140)을 도시하는 모식도이며, 도 5의 (a)는 측면도, 도 5의 (b)는 평면도이다. 본 실시 형태에 따른 정극(140)은, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 정극 집전체(142)의 제3 주면(142a)과 제4 주면(142b)의 양면에 정극 활물질층(143)이 형성되고, 제3 주면(142a)에, 정극 활물질층(143)이 형성되어 있지 않은 박리 영역(140a)이 형성되어 있다.Fig. 5 is a schematic view showing the positive electrode 140 before winding, Fig. 5 (a) is a side view, and Fig. 5 (b) is a plan view. The positive electrode 140 according to the present embodiment has the positive electrode active material layer 143 on both sides of the third main surface 142a and the fourth main surface 142b of the positive electrode current collector 142 as shown in Fig. And a separation region 140a in which the positive electrode active material layer 143 is not formed is formed on the third main surface 142a.

여기서, 박리 영역(140a) 내의 정극 집전체(142)에는, 도 5에 도시한 바와 같이 정극 단자(141)가 접속되며, 정극(140)의 외부로 인출되어 있다. 또한 정극(140)에 있어서, 정극 단자(141)가 배치되는 박리 영역(140a)은 제4 주면(142b)에 형성되어도 된다. 또한 박리 영역(140a)은 테이프 등으로 밀봉되어 있어도 된다. 정극 단자(141)는, 예를 들어 알루미늄 단자이다.5, the positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode current collector 142 in the separation region 140a and is drawn out to the outside of the positive electrode 140. As shown in Fig. In the positive electrode 140, the separation region 140a in which the positive electrode terminal 141 is disposed may be formed on the fourth main surface 142b. The peeling area 140a may be sealed with tape or the like. The positive electrode terminal 141 is, for example, an aluminum terminal.

세퍼레이터(150)는 부극(130)과 정극(140)을 절연하며, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 세퍼레이터(151) 및 제2 세퍼레이터(152)를 갖는다.The separator 150 insulates the negative electrode 130 from the positive electrode 140 and has a first separator 151 and a second separator 152 as shown in FIG.

제1 세퍼레이터(151)와 제2 세퍼레이터(152)는 부극(130)과 정극(140)을 격리하며, 후술하는 전해액 중에 포함되는 이온을 투과시킨다. 구체적으로는, 제1 세퍼레이터(151) 및 제2 세퍼레이터(152)는 직포, 부직포, 합성 수지 미다공막 등인 것으로 할 수 있으며, 예를 들어 올레핀계 수지를 주재료로 한 것으로 할 수 있다. 또한 제1 세퍼레이터(151) 및 제2 세퍼레이터(152)는 연속된 1매의 세퍼레이터여도 된다.The first separator 151 and the second separator 152 isolate the negative electrode 130 and the positive electrode 140 from each other and transmit ions contained in an electrolyte solution described later. Specifically, the first separator 151 and the second separator 152 may be made of a woven fabric, a nonwoven fabric, a synthetic resin microporous membrane, or the like. For example, the first separator 151 and the second separator 152 may be made of an olefin resin as a main material. The first separator 151 and the second separator 152 may be a single continuous separator.

도 6은 축전 소자(110)의 단면도이다(부극 단자(131) 및 정극 단자(141)는 도시 생략). 본 실시 형태에 따른 축전 소자(110)는, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 세퍼레이터(151) 및 제2 세퍼레이터(152)를 개재하여 부극(130)과 정극(140)이 적층되고 권회되어 있다. 구체적으로는, 부극 집전체(132)의 제1 주면(132a)과 정극 집전체(142)의 제3 주면(142a)이 권회 내측으로 되고, 부극 집전체(132)의 제2 주면(132b)과 정극 집전체(142)의 제4 주면(142b)이 권회 외측으로 되도록 구성되어 있다.6 is a sectional view of the electrical storage element 110 (the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141 are not shown). The negative electrode 130 and the positive electrode 140 are laminated and wound on the battery element 110 according to the present embodiment with the first separator 151 and the second separator 152 interposed therebetween as shown in Fig. . More specifically, the first main surface 132a of the negative electrode collector 132 and the third major surface 142a of the positive electrode current collector 142 are wound inward and the second main surface 132b of the negative electrode collector 132 And the fourth main surface 142b of the positive electrode current collector 142 are arranged outside the winding.

여기서, 축전 소자(110)는 가장 권회 외측(최외주)의 전극이 부극(130)으로 되는 구성이며, 도 6에 도시한 바와 같이 가장 권회 외측의 부극 집전체(132)의 제2 주면(132b)에 제1 미도포 시공 영역(130a)이 형성되고, 가장 권회 내측의 부극 집전체(132)의 단부에 제2 미도포 시공 영역(130b)이 형성된다.6, the capacitor element 110 has a structure in which the electrode on the outermost winding (outermost periphery) serves as the negative electrode 130, and the second main surface 132b of the negative electrode collector 132 on the outermost winding side And a second uncoated region 130b is formed at an end portion of the negative electrode current collector 132 on the inner most side of the winding.

또한 부극 집전체(132)의 제1 주면(132a)은, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 세퍼레이터(151)를 개재하여 정극(140)(정극 활물질층(143))과 대향하고 있다. 제2 주면(132b)은 동 도면에 도시한 바와 같이, 제2 세퍼레이터(152)를 개재하여 정극(140)(정극 활물질층(143))과 대향하는 제1 영역(132c)와, 가장 권회 외측으로 되고 제2 세퍼레이터(152)를 개재하여 정극(140)(정극 활물질층(143))과 대향하지 않는 제2 영역(132d)을 갖는다. 본 실시 형태의 축전 소자(110)는, 이 제2 영역(132d)에 금속 리튬 M이 부착됨으로써 전기적으로 접속된다.The first main surface 132a of the negative electrode current collector 132 is opposed to the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143) via the first separator 151 as shown in Fig. The second main surface 132b includes a first region 132c opposed to the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143) via the second separator 152 and a second region 132c opposed to the positive electrode 140 And a second region 132d which is not opposed to the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143) via the second separator 152. [ The capacitor 110 of the present embodiment is electrically connected by attaching metal lithium M to the second region 132d.

용기(120)는 축전 소자(110)를 수용한다. 용기(120)의 상면 및 하면은 도시하지 않은 덮개에 의하여 폐색되는 것으로 할 수 있다. 용기(120)의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 알루미늄, 티타늄, 니켈, 철을 주성분으로 하는 금속 또는 스테인리스 등을 포함하는 것으로 할 수 있다.The container 120 receives the power storage device 110. The top and bottom surfaces of the container 120 may be closed by a cover (not shown). The material of the container 120 is not particularly limited and may include, for example, aluminum, titanium, nickel, metal mainly composed of iron, or stainless steel.

전기 화학 디바이스(100)는 이상과 같이 구성되어 있다. 축전 소자(110)와 함께 용기(120)에 수용되는 전해액은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 LiPF6 등을 용질로 하는 용액을 사용할 수 있다.The electrochemical device 100 is configured as described above. The electrolyte solution contained in the container 120 together with the capacitor element 110 is not particularly limited. For example, a solution containing LiPF 6 as a solute may be used.

[전기 화학 디바이스의 제조 방법][Manufacturing Method of Electrochemical Device]

본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한 이하에 나타내는 제조 방법은 일례이며, 전기 화학 디바이스(100)는 이하에 나타내는 제조 방법과는 상이한 제조 방법에 의하여 제조하는 것도 가능하다. 도 7 내지 도 11은, 전기 화학 디바이스(100)의 제조 프로세스를 도시하는 모식도이다.A method of manufacturing the electrochemical device 100 according to the present embodiment will be described. The manufacturing method described below is only an example, and the electrochemical device 100 can be manufactured by a manufacturing method different from the manufacturing method described below. Figs. 7 to 11 are schematic diagrams showing the manufacturing process of the electrochemical device 100. Fig.

도 7의 (a)는, 부극 집전체(132)의 소(素)가 되는, 관통 구멍이 형성된 금속박(232)이다. 금속박(232)은, 예를 들어 구리박이다. 금속박(232)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛로 할 수 있다.7A is a metal foil 232 having a through hole formed therein and serving as a small element of the negative electrode current collector 132. As shown in Fig. The metal foil 232 is, for example, copper foil. The thickness of the metal foil 232 is not particularly limited, but may be, for example, several tens of micrometers to several hundreds of micrometers.

이어서, 금속박(232)의 이면(232b)에, 부극 활물질, 도전 보조제 및 바인더 등을 포함하는 부극 페이스트를 도포하고, 건조 또는 경화시킨다. 이것에 의하여, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 금속박(232)의 이면(232b)에 제1 부극 활물질층(233)이 형성된다.Next, a negative electrode paste including a negative electrode active material, a conductive auxiliary agent, and a binder is applied to the back surface 232b of the metal foil 232, followed by drying or curing. Thus, the first negative electrode active material layer 233 is formed on the back surface 232b of the metal foil 232 as shown in Fig. 7 (b).

계속해서, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이 금속박(232)의 표면(232a)에 X 방향을 따라 등간격으로 마스킹테이프 MT를 부착한다. 그리고 마스킹테이프 MT가 부착된 금속박(232)의 표면(232a)에, 도전 보조제나 바인더 등을 포함하고 부극 활물질의 함유량이 제1 부극 활물질층(233)과 동일한 부극 페이스트를 제1 부극 활물질층(233)보다도 두껍게 도포하고, 건조 또는 경화시킨다. 건조 또는 경화의 조건은, 제1 부극 활물질층(233)의 형성 시보다 빨리 건조 또는 경화되는 조건이 바람직하다. 이것에 의하여, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 표면(232a)에, 제1 부극 활물질층(233)보다도 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층(234)이 형성된다.Next, as shown in Fig. 7C, the masking tape MT is attached to the surface 232a of the metal foil 232 at regular intervals along the X direction. A negative electrode paste containing a conductive auxiliary agent, a binder and the like and containing a negative electrode active material in the same manner as the first negative electrode active material layer 233 is formed on the surface 232a of the metal foil 232 with the masking tape MT as a first negative electrode active material layer 233), dried or cured. The conditions of drying or curing are preferably a condition of being dried or hardened earlier than that of forming the first anode active material layer 233. As a result, the second negative electrode active material layer 234 having a lower density of the negative electrode active material than the first negative electrode active material layer 233 is formed on the surface 232a as shown in FIG. 8 (a).

이어서, 금속박(232)의 표면(232a)에 형성된 제2 부극 활물질층(234)을 마스킹테이프 MT를 박리함으로써 부분적으로 제거하여, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 금속박(232)이 노출되어 있는 박리 영역(230a)이 형성된 전극층(230)을 얻는다. 이것에 의하여, 동 도면에 도시한 바와 같이 금속박(232)의 표면(232a)에 제2 부극 활물질층(234)이 간헐적으로 형성된다. 또한 제2 부극 활물질층(234)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 마스킹 이외의 방법에 의하여 형성되어도 된다.Subsequently, the second negative electrode active material layer 234 formed on the surface 232a of the metal foil 232 is partially removed by peeling off the masking tape MT so that the metal foil 232 is exposed as shown in FIG. 8 (b) An electrode layer 230 on which the peeling area 230a is formed is obtained. As a result, the second negative electrode active material layer 234 is intermittently formed on the surface 232a of the metal foil 232 as shown in the drawing. The method of forming the second anode active material layer 234 is not particularly limited and may be formed by a method other than masking.

이어서, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 금속박(232)의 표면(232a)에 소정의 간격을 두고 형성된 제2 부극 활물질층(234) 사이에 있어서 (도 8의 (c)에 나타내는 점선 R1을 따라) 금속박(232)과 제1 부극 활물질층(233)을 함께 재단한다. 이것에 의하여, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 금속박(232)의 표면(232a)에, 제2 부극 활물질층(234)이 형성되지 않는 제1 및 제2 미도포 시공 영역(130a, 130b)이 형성된다.Next, as shown in FIG. 8C, between the second negative electrode active material layer 234 formed at a predetermined interval on the surface 232a of the metal foil 232 (as shown in FIG. 8C) The metal foil 232 and the first negative electrode active material layer 233 are cut together along the dotted line R1. 9A, the first and second uncoated regions 130a and 130b on which the second negative electrode active material layer 234 is not formed are formed on the surface 232a of the metal foil 232. As a result, 130b are formed.

이어서, 금속박(232)의 표면(232a)에 형성된 제2 부극 활물질층(234)을 부분적으로 박리하여, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 금속박(232)이 노출되어 있는 박리 영역(230b)을 형성한다. 그리고 동 도면에 도시한 바와 같이, 박리 영역(230b) 내의 금속박(232)에 부극 단자(231)를 접속하고 테이프 T로 박리 영역(230b)을 밀봉하여 부극(130)을 얻는다.Subsequently, the second negative electrode active material layer 234 formed on the surface 232a of the metal foil 232 is partly peeled off to form a peeling area 230b in which the metal foil 232 is exposed as shown in FIG. 9 (b) ). As shown in the drawing, the negative electrode terminal 231 is connected to the metal foil 232 in the separation region 230b, and the separation region 230b is sealed with the tape T to obtain the negative electrode 130. [

다음으로, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 정극 집전체(142)의 소(素)가 되는, 관통 구멍이 형성된 금속박(242)을 준비한다. 금속박(242)은, 예를 들어 알루미늄박이다. 금속박(242)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛로 할 수 있다.Next, as shown in Fig. 10 (a), a metal foil 242 having a through-hole, which serves as a small element of the positive electrode current collector 142, is prepared. The metal foil 242 is, for example, an aluminum foil. The thickness of the metal foil 242 is not particularly limited, but may be, for example, from several tens of micrometers to several hundreds of micrometers.

다음으로, 금속박(242)의 표면(242a) 및 이면(242b)에, 정극 활물질, 도전 보조제 및 바인더 등을 포함하는 정극 페이스트를 도포하고, 건조 또는 경화시킨다. 이것에 의하여, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이 금속박(242) 상에 정극 활물질층(243)이 형성된 전극층(240)을 얻는다.Next, a positive electrode paste including a positive electrode active material, a conductive auxiliary agent, a binder and the like is applied to the front surface 242a and the back surface 242b of the metal foil 242, followed by drying or curing. As a result, an electrode layer 240 having a positive electrode active material layer 243 formed on the metal foil 242 is obtained as shown in Fig. 10 (b).

이어서, 전극층(240)을 재단하고 금속박(242)의 표면(242a) 및 이면(242b) 중 어느 한쪽에 형성된 정극 활물질층(243)을 부분적으로 박리하여, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이 금속박(242)이 노출되어 있는 박리 영역(240a)을 형성한다. 그리고 동 도면에 도시한 바와 같이 박리 영역(240a) 내의 금속박(242)에 정극 단자(241)을 접속하여 정극(140)을 얻는다.Next, the electrode layer 240 is cut and the positive electrode active material layer 243 formed on one of the front surface 242a and the back surface 242b of the metal foil 242 is partly peeled off, as shown in Fig. 10C The peeling area 240a in which the metal foil 242 is exposed is formed. Then, the positive electrode terminal 241 is connected to the metal foil 242 in the separation region 240a to obtain the positive electrode 140, as shown in the figure.

계속해서, 부극(130), 정극(140), 제1 세퍼레이터(251) 및 제2 세퍼레이터(252)를 적층시켜, 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 적층체(310)를 얻는다. 이때, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이 부극(130)이 권회 내측, 정극(140)이 권회 외측으로 되며, 부극(130)의 제2 미도포 시공 영역(130b)이 권회심 C측으로 되도록 적층체(310)를 배치한다. 또한 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 적층체(310)의 평면도이다.Subsequently, the negative electrode 130, the positive electrode 140, the first separator 251 and the second separator 252 are laminated to form a laminated body (not shown), as shown in FIGS. 11A and 11B, (310). 11 (a), the negative electrode 130 is wound on the inner side of the winding, the positive electrode 140 is wound on the outer side, and the second uncoated region 130b on the negative electrode 130 is wound on the winding C side So that the stacked body 310 is disposed. 11 (b) is a plan view of the layered product 310 of FIG. 11 (a).

다음으로, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 정극(140)이 제2 미도포 시공 영역(130b)과 제2 세퍼레이터(252)를 개재하여 대향하지 않도록, 정극(140)을 X 방향으로 소정량 어긋나게 한다. 그리고 동 도면에 도시한 바와 같이, 제2 미도포 시공 영역(130b) 내의 금속박(232)과 제1 부극 활물질층(233)을 권회심 C에 협지시키고, 적층체(310)를 제1 미도포 시공 영역(130a)이 가장 권회 외측으로 되도록 권회심 C에 Y축 주위로 권취한다.Next, as shown in Fig. 11C, the positive electrode 140 is moved in the X direction (positive direction) so that the positive electrode 140 is not opposed to the second uncoated region 130b via the second separator 252, To a predetermined amount. As shown in the drawing, the metal foil 232 and the first negative electrode active material layer 233 in the second uncoated region 130b are sandwiched by the winding core C, and the laminate body 310 is subjected to the first uncoated And is wound around the Y-axis in the winding core C so that the construction area 130a is the outermost winding side.

이것에 의하여, 금속박(232)의 이면(232b)과 금속박(242)의 표면(242a)이 권회 내측, 금속박(232)의 표면(232a)과 금속박(242)의 이면(242b)이 권회 외측인 권회체(도 2 및 도 6 참조)를 얻는다.The back surface 232b of the metal foil 232 and the front surface 242a of the metal foil 242 are located on the inner side of the winding, the front surface 232a of the metal foil 232 and the rear surface 242b of the metal foil 242 are outside the winding (See Figs. 2 and 6).

계속해서, 상기 공정에 의하여 얻어진 권회체의 가장 권회 외측에 배치된 제1 미도포 시공 영역(130a)에 금속 리튬 M을 전기적으로 접속하여(도 6 참조), 축전 소자(110)를 얻는다. 이어서, 금속 리튬 M이 전기적으로 접속된 축전 소자(110)를 전해액이 들어 있는 용기(120)에 수용하고 밀봉한다. 이것에 의하여, 금속 리튬 M으로부터 부극(140)에 리튬 이온이 프리도프된다.Subsequently, the metallic lithium M is electrically connected to the first uncoated region 130a disposed on the outer side of the winding of the winding obtained by the above process (refer to Fig. 6) to obtain the capacitor element 110. Fig. Next, the capacitor element 110, to which the metal lithium M is electrically connected, is received and sealed in the container 120 containing the electrolytic solution. Thus, lithium ions are pre-doped from the metal lithium M to the negative electrode 140.

여기서, 축전 소자(110)에 있어서의 부극(140)에는, 제1 부극 활물질층(233)보다도 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층(234)이 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 부극(140)에는, 부극 활물질의 충전성이 낮은 제2 부극 활물질층(234)을 갖는다.The second negative electrode active material layer 234 having a lower density of the negative electrode active material than the first negative electrode active material layer 233 is formed on the negative electrode 140 of the capacitor element 110. [ That is, the negative electrode 140 according to the present embodiment has the second negative electrode active material layer 234 having a low filling property of the negative electrode active material.

이것에 의하여, 제2 부극 활물질층(234)에 있어서, 서로 인접하는 부극 활물질 간의 간격이 양호하게 확보되게 되어 리튬 이온을 인서션하기 쉬워진다. 따라서 전기 화학 디바이스(100)의 제조 과정에 있어서 리튬 이온의 도프 효율이 향상되기 때문에, 부극에 리튬 이온을 프리도프하는 시간을 단축할 수 있다.As a result, in the second negative electrode active material layer 234, the gap between the adjacent negative electrode active materials can be satisfactorily secured, and the lithium ions can be easily attracted. Therefore, since the dope efficiency of lithium ions is improved in the manufacturing process of the electrochemical device 100, the time for pre-doping lithium ions to the negative electrode can be shortened.

또한 본 실시 형태에 따른 부극(140)에는, 이면(232b)의 일면에 부극 활물질이 통상적으로 충전되어 있는 제1 부극 활물질층(233)이 형성되어 있다. 이것에 의하여, 표면(232a)에 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층(234)이 형성되어 있더라도 제1 부극 활물질층(233)에 의하여 전기 화학 디바이스(100)의 용량이 확보된다.The negative electrode 140 according to the present embodiment is formed with a first negative electrode active material layer 233 in which a negative electrode active material is normally charged on one surface of the back surface 232b. The capacity of the electrochemical device 100 is secured by the first negative electrode active material layer 233 even if the second negative electrode active material layer 234 having a low density of negative electrode active material is formed on the surface 232a.

즉, 본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스(100)는, 표면(232a)에 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층(234)이 형성되고, 이면(232b)의 일면에 부극 활물질이 통상적으로 충전되어 있는 제1 부극 활물질층(233)이 형성되어 있음으로써, 프리도프 시간의 단축과 용량의 확보가 양립된 구성으로 된다.That is, in the electrochemical device 100 according to the present embodiment, the second anode active material layer 234 having a low density of the negative electrode active material is formed on the surface 232a, and the negative electrode active material is formed on one surface of the back surface 232b, The first negative electrode active material layer 233 is formed so that the shortening of the pre-doping time and the ensuring of the capacity can be achieved at the same time.

이상과 같이 하여 전기 화학 디바이스(100)를 제조하는 것이 가능하다. 또한 부극 단자(231)는 부극 단자(131)에, 정극 단자(241)는 정극 단자(141)에 대응한다. 또한 박리 영역(230b)은 박리 영역(130c)에, 박리 영역(240a)은 박리 영역(140a)에 대응한다.The electrochemical device 100 can be manufactured as described above. The negative electrode terminal 231 corresponds to the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 241 corresponds to the positive electrode terminal 141. [ The peeling area 230b corresponds to the peeling area 130c and the peeling area 240a corresponds to the peeling area 140a.

또한 금속박(232)은 부극 집전체(132)에, 금속박(242)은 정극 집전체(142)에 대응하고, 제1 부극 활물질층(233)은 제1 부극 활물질층(133)에, 제2 부극 활물질층(234)은 제2 부극 활물질층(134)에 대응한다. 또한 정극 활물질층(243)은 정극 활물질층(143)에 대응한다.The metal foil 232 corresponds to the negative electrode collector 132, the metal foil 242 corresponds to the positive electrode collector 142, the first negative electrode active material layer 233 corresponds to the first negative electrode active material layer 133, The negative electrode active material layer 234 corresponds to the second negative electrode active material layer 134. The positive electrode active material layer 243 corresponds to the positive electrode active material layer 143.

게다가 표면(232a, 242a)은 제2 주면(132b), 제3 주면(142a)에 각각 대응하고, 이면(232b, 242b)은 제1 주면(132a), 제4 주면(142b)에 각각 대응한다. 또한 제1 세퍼레이터(251)는 제1 세퍼레이터(151)에, 제2 세퍼레이터(252)는 제2 세퍼레이터(152)에 대응한다.The surfaces 232a and 242a correspond to the second major surface 132b and the third major surface 142a respectively and the back surfaces 232b and 242b correspond to the first major surface 132a and the fourth major surface 142b respectively . The first separator 251 corresponds to the first separator 151 and the second separator 252 corresponds to the second separator 152. [

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

[리튬 이온 캐패시터의 제작][Production of lithium ion capacitor]

실시예 및 비교예에 따른 리튬 이온 캐패시터의 샘플을 상기의 제조 방법에 따라 제작하였다. 실시예 및 비교예에 따른 샘플의 용량은 각각 10F이다.Samples of lithium ion capacitors according to Examples and Comparative Examples were prepared according to the above-described manufacturing method. The capacities of the samples according to Examples and Comparative Examples are 10 F, respectively.

(실시예)(Example)

실시예에 따른 샘플은, 부극 집전체로서 두께가 10㎛인 천공 구리박을 채용하여, 제2 부극 활물질층을 제1 부극 활물질층보다도 10% 정도 두껍게 형성하였다. 또한 실시예에서는, 부극 활물질층의 소(素)가 되는 슬러리로서, 하드 카본을 주로 포함하는 슬러리를 사용하였다.In the sample according to the embodiment, a perforated copper foil having a thickness of 10 mu m was used as the negative electrode current collector, and the second negative electrode active material layer was formed to be thicker than the first negative electrode active material layer by about 10%. In the examples, a slurry mainly containing hard carbon was used as a slurry to be a sub-active material layer.

(비교예)(Comparative Example)

비교예에 따른 샘플은, 제1 부극 활물질층과 제2 부극 활물질층에서 부극 활물질의 밀도가 동일한 것을 제외하면, 실시예에 따른 샘플과 구성 및 제조 조건이 공통된다.The sample according to the comparative example has the same composition and manufacturing conditions as those of the sample according to the embodiment, except that the density of the negative electrode active material in the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer is the same.

[프리도프 시간의 평가][Evaluation of pre-doping time]

실시예 및 비교예에 따른 부극에 상기 제조 방법에 따라 금속 리튬을 프리도프하였다. 이때, 금속 리튬의 잔존 상황을 눈으로 보아 경시적으로 확인하였다. 도 12는 이 결과를 정리한 표이다.Metal lithium was pre-doped into the negative electrode according to Examples and Comparative Example according to the above-described manufacturing method. At this time, the remaining state of the metal lithium was visually checked with the eyes. 12 is a table summarizing the results.

도 12를 참조하면, 실시예에 따른 샘플에 있어서는, 금속 리튬이 3일째에 완전히 소실되었다. 한편, 비교예에 따른 샘플에 있어서는, 금속 리튬이 완전히 소실되는 데 7일 걸렸다.Referring to Fig. 12, in the sample according to the example, the metal lithium completely disappeared on the third day. On the other hand, in the sample according to the comparative example, it took seven days for metal lithium to completely disappear.

이 점에서, 상기 제조 방법에 따라 제작된 본 실시 형태에 따른 전기 화학 디바이스는, 그 제조 과정에 있어서 부극에 리튬 이온을 프리도프하는 시간을 단축 가능한 것이 실험적으로 확인되었다.From this point of view, it has been experimentally confirmed that the electrochemical device according to this embodiment manufactured by the above-described manufacturing method can shorten the time for pre-doping lithium ions to the negative electrode in the manufacturing process.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만 본 발명은 상술한 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.Although the embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

예를 들어 상기 실시 형태에서는, 전기 화학 디바이스(100)의 일례로서 권회형의 리튬 이온 캐패시터에 대하여 설명했지만, 본 발명은 각각 판상의 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재하여 교대로 복수 적층되어 이루어지는 전극 유닛을 갖는, 소위 적층형의 리튬 이온 캐패시터에도 적용 가능하다.For example, in the above embodiment, a winding type lithium ion capacitor has been described as an example of the electrochemical device 100. However, the present invention is applicable to an electrode unit in which a plurality of plate-like positive electrodes and negative electrodes are stacked alternately with a separator interposed therebetween, So-called stacked lithium ion capacitors.

100: 전기 화학 디바이스
110: 축전 소자
120: 용기
130: 부극
130a: 제1 미도포 시공 영역
130b: 제2 미도포 시공 영역
131: 부극 단자
132: 부극 집전체
132a: 제1 주면
132b: 제2 주면
132c: 제1 영역
132d: 제2 영역
133: 제1 부극 활물질층
134: 제2 부극 활물질층
140: 정극
141: 정극 단자
142: 정극 집전체
142a: 제3 주면
142b: 제4 주면
143: 정극 활물질층
151: 제1 세퍼레이터
152: 제2 세퍼레이터
M: 금속 리튬100: electrochemical device
110: Capacitor element
120: container
130: Negative
130a: first uncoated region
130b: Second uncoated construction area
131: Negative terminal
132: anode collector
132a: first main surface
132b: second main surface
132c:
132d: second region
133: First negative electrode active material layer
134: Second negative electrode active material layer
140: positive
141: Positive electrode terminal
142: Positive electrode collector
142a: Third week
142b: fourth main surface
143: Positive electrode active material layer
151: first separator
152: Second separator
M: metal lithium

Claims (7)

도전성 재료를 포함하는 정극 집전체와 상기 정극 집전체 상에 형성된 정극 활물질층을 갖는 정극과,
도전성 재료를 포함하고 제1 주면과 상기 제1 주면과는 반대측의 제2 주면을 갖는 부극 집전체와, 상기 제1 주면에 형성된 제1 부극 활물질층과, 상기 제2 주면에 간헐적으로 형성되고 상기 제1 부극 활물질층보다도 부극 활물질의 밀도가 낮은 제2 부극 활물질층을 갖는 부극과,
상기 정극과 상기 부극을 절연하는 세퍼레이터와,
상기 정극, 상기 부극 및 상기 세퍼레이터를 침지하는 전해액
을 구비하고,
상기 제2 부극 활물질층이 형성되어 있지 않은 상기 제2 주면에 금속 리튬이 전기적으로 접속되고 상기 전해액에 침지됨으로써, 상기 제1 및 제2 부극 활물질층에 리튬 이온의 프리도프가 이루어져 있는
전기 화학 디바이스.A positive electrode having a positive electrode current collector including a conductive material and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector,
A negative electrode current collector including a conductive material and having a first major surface and a second major surface opposite to the first major surface; a first negative electrode active material layer formed on the first major surface; and a second negative electrode active material layer intermittently formed on the second major surface, A negative electrode having a second negative electrode active material layer having a density of the negative electrode active material lower than that of the first negative electrode active material layer;
A separator for insulating the positive electrode from the negative electrode,
An electrolyte solution for immersing the positive electrode, the negative electrode and the separator
And,
Wherein metal lithium is electrically connected to the second main surface on which the second negative electrode active material layer is not formed and the first negative electrode active material layer is immersed in the electrolyte so that lithium ions are pre-doped in the first and second negative electrode active material layers
Electrochemical devices. 제1항에 있어서,
상기 제2 부극 활물질층은 상기 제1 부극 활물질층보다도 부극 활물질의 밀도가 10% 이상 낮은
전기 화학 디바이스.The method according to claim 1,
Wherein the second negative electrode active material layer has a density of the negative electrode active material lower than that of the first negative electrode active material layer by 10%
Electrochemical devices. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 부극 활물질층은 상기 제1 부극 활물질층보다도 두꺼운
전기 화학 디바이스.3. The method according to claim 1 or 2,
And the second negative electrode active material layer is thicker than the first negative electrode active material layer
Electrochemical devices. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 부극 활물질층은 상기 제1 부극 활물질층보다도 5% 이상 두꺼운
전기 화학 디바이스.3. The method according to claim 1 or 2,
And the second negative electrode active material layer is 5% or more thicker than the first negative electrode active material layer
Electrochemical devices. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부극 집전체는 구리를 포함하는
전기 화학 디바이스.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the negative electrode current collector comprises copper
Electrochemical devices. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부극 집전체는 복수의 관통 구멍을 갖는
전기 화학 디바이스.3. The method according to claim 1 or 2,
The negative electrode current collector has a plurality of through holes
Electrochemical devices. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 정극 및 상기 부극은 상기 세퍼레이터를 개재하여 적층되고 권회되어 있는
전기 화학 디바이스.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator and wound
Electrochemical devices.
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